[發(fā)明專利]一種弧形微機電系統(tǒng)的自適應神經(jīng)網(wǎng)絡控制方法

有效

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• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108614419B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設計）人: 羅紹華;李少波;Y·塔德塞;胡建軍
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京聯(lián)創(chuàng)佳為專利事務所(普通合伙) 11362
• 代理人: 張梅

本發(fā)明公開了一種弧形微機電系統(tǒng)的自適應神經(jīng)網(wǎng)絡控制方法。包括下述步驟：a、基于伯努利梁構建弧形微機電系統(tǒng)的系統(tǒng)模型；b、構建用于抑制弧形微機電系統(tǒng)的混沌振蕩和保證系統(tǒng)狀態(tài)約束的自適應神經(jīng)網(wǎng)絡控制器；構建時，利用對稱障礙Lyapunov函數(shù)確保弧形微機電系統(tǒng)輸出約束不被違反、采用具有自適應律的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡以任意小的誤差估計未知非線性函數(shù)、引入擴張狀態(tài)跟蹤微分器來處理backstepping控制中虛擬控制項需要反復求導的問題、設計狀態(tài)觀測器來獲取不可測的狀態(tài)信息、在backstepping框架下融合擴張狀態(tài)跟蹤微分器和狀態(tài)觀測器。本發(fā)明便于穩(wěn)定分析證明，建模精度要求低、計算復雜度低、運算速度快、系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性好和運動精度高的特點。

技術領域

本發(fā)明涉及弧形微機電系統(tǒng)，具體涉及一種弧形微機電系統(tǒng)的自適應神經(jīng)網(wǎng)絡控制方法。

背景技術

微機電系統(tǒng)(MEMS)是集微型傳感器、微型執(zhí)行器、微型能源、信號處理和控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信等于一體的復雜微型器件或獨立智能系統(tǒng)。MEMS技術是一項革命性的新技術，涉及微電子、信息與自動控制、機械學、材料、力學等諸多學科領域，廣泛應用于高新技術產(chǎn)業(yè)，是一項關系到國家科技發(fā)展、經(jīng)濟繁榮和國防安全的關鍵技術。

非線性因素(諸如建模的不確定性、環(huán)境變化、元器件老化、自激振動)不可避免，一旦微機電系統(tǒng)發(fā)生故障勢必引發(fā)連鎖反應，導致整個裝備失效，引起重大的安全事故、經(jīng)濟損失和惡劣的社會影響。由于制造缺陷、外部干擾、滯環(huán)以及狀態(tài)難測等因素的影響，同時微機電系統(tǒng)的數(shù)學模型存在不確定性，很難獲得控制對象的精確模型。弧形微機電系統(tǒng)是一個高階、多場耦合、參數(shù)時變的復雜非線性系統(tǒng)，現(xiàn)有微機電系統(tǒng)的控制方法不能妥善解決弧形微機電系統(tǒng)存在輸出約束、混沌振蕩、狀態(tài)難測和未知動態(tài)時的控制問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種弧形微機電系統(tǒng)的自適應神經(jīng)網(wǎng)絡控制方法。本發(fā)明便于穩(wěn)定分析證明，建模精度要求低、計算復雜度低、運算速度快、系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性好和運動精度高的特點。

本發(fā)明的技術方案：一種弧形微機電系統(tǒng)的自適應神經(jīng)網(wǎng)絡控制方法，包括下述步驟：

a、基于伯努利梁構建弧形微機電系統(tǒng)的系統(tǒng)模型，得

式(1)中μ,h,α₁,β,R,b₁₁表示無量綱參數(shù),q(t)表示狀態(tài)變量,w₀表示頻率，u(t)表示控制輸入；

b、構建用于抑制弧形微機電系統(tǒng)的混沌振蕩和保證系統(tǒng)狀態(tài)約束的自適應神經(jīng)網(wǎng)絡控制器；構建時，利用對稱障礙Lyapunov函數(shù)確保弧形微機電系統(tǒng)輸出約束不被違反、采用具有自適應律的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡以任意小的誤差估計未知非線性函數(shù)、引入擴張狀態(tài)跟蹤微分器來處理backstepping控制中虛擬控制項需要反復求導的問題、設計狀態(tài)觀測器來獲取不可測的狀態(tài)信息、在backstepping框架下融合擴張狀態(tài)跟蹤微分器和狀態(tài)觀測器。

前述的弧形微機電系統(tǒng)的自適應神經(jīng)網(wǎng)絡控制方法，定義新變量x₁＝q(t)、則步驟a中的系統(tǒng)模型式(1)重寫為：

式(2)中系統(tǒng)輸出y滿足約束條件，即|y|≤k_c1，k_c1＞0。

前述的弧形微機電系統(tǒng)的自適應神經(jīng)網(wǎng)絡控制方法所述的步驟b中，構建用于抑制弧形微機電系統(tǒng)的混沌振蕩和保證系統(tǒng)狀態(tài)約束的自適應神經(jīng)網(wǎng)絡控制器的過程如下述步驟：

b1、構建狀態(tài)觀測器，表達式如下：